Физики открыли новую Теорию всего

Физики из Института гравитационной физики им. Макса Планка (Германия) и Варшавского университета (Польша) расширили стандартную модель физики частиц, включив в нее гравитацию.

Новая теоретическая конструкция, которая может оказаться окончательной Теорией всего, предсказывает существование частиц с необычными свойствами. Свойства известных элементарных частиц описываются Стандартной моделью, которая подтверждается экспериментально, но не может объяснить ряд физических явлений (например, происхождение массы, нейтринные колебания, происхождение темной массы).

Кроме того, стандартная модель описывает электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие, но не включает гравитацию. Другими словами, он не согласен с общей теорией относительности при рассмотрении такого явления, как Большой взрыв или существование горизонта событий черной дыры.

Для решения этой проблемы ученые предложили различные гипотетические принципы, касающиеся так называемой Новой физики. По словам одного из них — суперсимметрия-каждой известной элементарной частицы соответствует тяжелее масса суперпартнера. Так, известные бозоны соответствуют гипотетическим фермионам, а известные фермионы — бозонам.

При объединении принципов общей теории относительности и суперсимметрии исчезают некоторые противоречия, возникающие при попытке включить гравитацию в квантовую механику. Эта физическая теория называется сверхгравитацией. По мнению некоторых ученых, сверхгравитация-это теория всего, что описывает все известные фундаментальные взаимодействия.

Однако, возникла проблема при попытке объединить супергравитации со Стандартной моделью. Предсказанные значения заряда элементарных частиц сдвинуты на 1/6 относительно наблюдаемых значений (теория предсказала, что заряд электрона должен быть не -1, а — 5/6). Для решения этой задачи ученые модифицировали группу симметрий U(1), с помощью которых электромагнитное взаимодействие может быть вписано в суперсимметрию. Это позволило получить симметрии для электромагнитного U (1) и сильного взаимодействия SU(3), известные из Стандартной модели. Но эта модификация не учитывала симметрию SU (2) для слабого взаимодействия.

В новой работе исследователи показали, что слабое взаимодействие может быть приспособлено к теории с использованием бесконечной группы симметрий E10. По мнению исследователей, использование этого математического инструмента вместо симметрии SU (2) точно предсказывает количество фермионов в Стандартной модели и электрические заряды частиц. Это объясняет, почему поиск частиц Новой физики на Большом адронном коллайдере не был успешным. Кроме того, она предсказывает существование частиц с совершенно новыми свойствами, некоторые из которых могут быть обнаружены с помощью современного оборудования.